.svg "publish-industry Verlag GmbH"){kind=logo}
Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen.
Ultraflache Ferrimagneten erstmals hergestellt
Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi flache Ferrimagneten wären gut geeignet für den Einsatz als Sensoren, Datenspeicher oder in einem Quantencomputer, da bei der zweidimensionalen Anordnung der Magnetzustand der einzelnen Atome oder Moleküle ausgelesen werden kann. Allerdings war es aus mathematischen und geometrischen Gründen bisher nicht möglich, zweidimensionale Ferrimagneten herzustellen.
Die Magie der Moleküle
Die Wissenschaftler um Professor Dr. Thomas Jung, der sowohl am Paul Scherrer Institute (PSI) wie auch am Departement Physik der Universität Basel eine Forschungsgruppe leitet, haben nun eine Möglichkeit zur Herstellung eines zweidimensionalen Ferrimagneten gefunden.
Zunächst stellten die Forscher sogenannte Phytalocyanine her. Dabei handelt es sich um Kohlenwasserstoffverbindungen, die verschiedene magnetische Zentren aus Eisen und Mangan besitzen. Werden diese Phytalocyanine auf eine Goldoberfläche aufgebracht, ordnen sie sich selbst zu einem Schachbrettmuster an, bei dem sich Moleküle mit Eisen- und Manganzentrum abwechseln.
In Experimenten konnten die Forscher belegen, dass die Fläche magnetisch ist, dass der Magnetismus des Eisens und des Mangans verschieden stark ist sowie in entgegengesetzte Richtungen zeigt – alles Eigenschaften, die einen Ferrimagneten kennzeichnen. Ausschlaggebend für diese Eigenschaften ist das elektrisch leitende Goldsubstrat, das die magnetische Ordnung vermittelt. Ohne das Goldsubstrat würden die magnetischen Atome nichts voneinander spüren und das Material wäre auch nicht magnetisch.
Nanoarchitektur erschafft neue magnetische Materialien
„Die Arbeit zeigt, dass sich mit einer geschickten Kombination von Materialien und einer speziellen Nanoarchitektur neue Materialien herstellen lassen, die eigentlich gar nicht möglich wären», erläutert Professor Dr. Nirmalya Ballav vom Indian Institute of Science Education and Research in Pune (Indien), der bereits seit einigen Jahren mit Thomas Jung die Eigenschaften von molekularen Nanoschachbrett-Architekturen studiert.
Die magnetischen Moleküle besitzen ein großes Potenzial für verschiedene zukünftige Anwendungen, da ihr Magnetismus einzeln untersucht und mithilfe der Rastersondenmikroskopie auch gezielt verändert werden kann.
